夏季長江口底層缺氧現(xiàn)象的生態(tài)模擬研究.pdf

1、近幾十年來，受人類活動(dòng)影響，大量有機(jī)污染物和營養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)河流排放到長江口及其近岸海域，造成水體富營養(yǎng)化日益嚴(yán)重，致使長江口外近岸底層水體缺氧現(xiàn)象也呈不斷上升趨勢(shì)。長江口底層水體缺氧的形成是個(gè)復(fù)雜的過程，是物理過程和生化過程綜合作用的結(jié)果。物理過程主要控制著溶解氧的水平和垂直輸運(yùn)，生化過程控制著溶解氧的產(chǎn)生和消耗。
　　近年來已有許多學(xué)者研究長江口水體缺氧現(xiàn)象，但目前針對(duì)該區(qū)域缺氧的研究主要局限于定性的觀測(cè)分析。為了更好研究長江口水體

2、缺氧的形成機(jī)制，本文應(yīng)用一個(gè)三維水動(dòng)力-生態(tài)耦合模式，對(duì)長江口的溶解氧進(jìn)行分析研究。模型驗(yàn)證結(jié)果顯示，模型能夠較好模擬長江口流場(chǎng)，溫度，鹽度等水動(dòng)力要素的特征，以及葉綠素，溶解氧，營養(yǎng)鹽等生態(tài)要素的空間分布特征。接著基于模型模擬結(jié)果分析了長江口底層水體溶解氧的季節(jié)分布特征和影響因素，以及臺(tái)風(fēng)對(duì)長江口缺氧區(qū)生消過程的影響。通過設(shè)置不同敏感性實(shí)驗(yàn)，著重探討了風(fēng)和徑流量對(duì)長江口底層缺氧現(xiàn)象的影響。本文主要研究結(jié)果如下:
　　1.長江口外

3、底層溶解氧有著明顯的季節(jié)變化特征。冬季，水體的混合作用強(qiáng)，31°N斷面的溫度、鹽度、溶解氧的垂向分布均勻，底層溶解氧濃度值普遍大于8mg/L。長江口東南角水下河谷區(qū)域溶解氧的低值區(qū)，主要是由冬季臺(tái)灣暖流北上入侵帶來的。春季，長江口外出現(xiàn)明顯的鹽度躍層和較弱的溫度躍層，底層溶解氧的濃度值普遍降低，其范圍在5-8mg/L。夏季123°E附近的溫鹽躍層與春季相比進(jìn)一步增強(qiáng)，長江口外出現(xiàn)大范圍的缺氧區(qū)。秋季長江口外水下河谷區(qū)域溫鹽垂直分布均勻，

4、缺氧現(xiàn)象消失，底層溶解氧濃度回升，其值范圍為5-8mg/L。
　　2.臺(tái)風(fēng)可以引起水體強(qiáng)烈混合，破壞水體層化，促進(jìn)溶解氧垂向交換，從而使河口水體底層缺氧現(xiàn)象消失。臺(tái)風(fēng)可以為上層水體提供豐富的營養(yǎng)鹽，促進(jìn)浮游植物生長。臺(tái)風(fēng)過后，浮游植物死亡，有機(jī)物沉積降解消耗大量溶解氧，從而加劇第二次缺氧事件發(fā)生。
　　3.長江口外缺氧區(qū)生消過程及季節(jié)變化是物理和生化多種因素協(xié)同疊加作用的結(jié)果。水體層化和有機(jī)物降解分別是致使長江口外底層缺氧區(qū)

5、形成的重要外因和關(guān)鍵內(nèi)因所在。長江口水下河谷特殊地形，有利于水體的穩(wěn)定，利于有機(jī)顆粒物的沉積聚集，對(duì)長江口外缺氧區(qū)的發(fā)育亦具有一定的影響。上升流作為長江口外一個(gè)重要的動(dòng)力因素，一方面促進(jìn)溫鹽躍層形成，另一方面可以為上層提供豐富的營養(yǎng)鹽，對(duì)缺氧區(qū)形成具有一定作用。
　　4.徑流量變化數(shù)值實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，徑流量季節(jié)變化對(duì)長江口外缺氧區(qū)的季節(jié)變化影響并不顯著，而徑流量大小變化對(duì)長江口外底層缺氧區(qū)域擴(kuò)展或縮小存在顯著的影響。徑流量增加一倍，

6、長江口外底層缺氧區(qū)域面積(DO＜2mg/L)增加了92％;相反徑流量減少一半，長江口缺氧區(qū)面積減少了55％。
　　5.風(fēng)場(chǎng)變化數(shù)值實(shí)驗(yàn)表明，風(fēng)向和風(fēng)速的改變不僅影響長江口外缺氧區(qū)的季節(jié)變化，而且對(duì)缺氧區(qū)面積變化也存在顯著的影響。當(dāng)全年都是1月風(fēng)場(chǎng)時(shí)，1月較強(qiáng)的西北風(fēng)，使水體層化弱，幾乎全年未出現(xiàn)缺氧現(xiàn)象;相反當(dāng)全年是8月風(fēng)場(chǎng)時(shí)，8月較弱的東南風(fēng)，使水體層化強(qiáng)，溶解氧的垂向通量減少，進(jìn)而導(dǎo)致長江口外缺氧區(qū)域擴(kuò)張。夏季風(fēng)速增強(qiáng)，長江口